| (812) 466-54-20 / |
Распределенные системы управленияРезкое уменьшение габаритов современных электронных устройств и повышение их функциональной насыщенности во многом изменило идеологию проектирования крупных систем. В настоящее время наблюдается переход от интегрированных систем, в которых один мощный процессор управляет большим количеством пассивных периферийных устройств, к распределенным - когда каждый элемент системы является активным устройством. В первом случае в системе используется мощный процессор с большим количеством пассивных устройств, а передача информации осуществляется по параллельной шине(например VME, PCI, ISA, PC/104 и т.д.). Такая организация системы имеет следующие недостатки:
Стыковка элементов распределенной системы управления осуществляется с помощью cтандартных сетевых интерфейсов на аппаратном уровне и с помощью стандартных протоколов - на программном. Данный подход стал активно применяться в промышленности с середины 80-х годов с появлением малогабаритных компьютеров и контроллеров, обладающих невысокой стоимостью. В настоящее время даже активные датчики и исполнительные устройства стали снабжаться сетевыми интерфейсами. Элементом системы может быть плата универсального контроллера, содержащая стандартный сетевой интерфейс или промышленный контроллер с набором модулей или плат (не более 5-ти), стыкующихся через локальную шину (VME, PC/104 и т.д.). Элементы системы, соединенные стандартными сетевыми интерфейсами, могут находиться в одном конструктиве или могут быть распределены по объекту. Распределенные системы обладают следующими преимуществами:
Стационарные системыВ стационарных системах чаще всего используются компьютеры в стандарте IEEE-996 (офисный и промышленные варианты), компьютеры и контроллеры в Евростандарте. В распределённой системе управления с использованием, например, Ethernet- и CAN-интерфейса, узлы и электронные блоки могут быть скомпонованы в одном или нескольких конструктивах разного формата, что обеспечивает гибкую архитектуру системы. Например, в системе с большим количеством датчиков и исполнительных устройств распределение системы по объекту позволяет существенно уменьшить количество кабелей, повышая её надёжность и простоту эксплуатации. 
Рис. 1. Схема подключения устройств с CAN-интерфейсом.На рисунке ниже приведена структурная схема одноуровневой системы управления c использованием платы CANPC527D (ISA шина, 2 оптоизолированных CAN-канала) и серии микропроцессорных контроллеров 167-3U (Евростандарт, формат 3U). В случае использования микропроцессорных контроллеров без дополнительных модулей ввода-вывода, задняя объединительная панель евроконструктива используется только для подключения напряжения питания контроллеров. 
Рис. 2. Структурная схема одноуровневой системы управления.Каждый из контроллеров может иметь дополнительные пассивные модули ввода-вывода, которые подключаются через системную шину контроллеров (в данном случае, шину AT96). Системный блок в этом случае может содержать несколько объединительных панелей, каждая из которых соединяет через шину группу модулей и контроллер. В случае использования разных типов контроллеров в одном конструктиве могут применяться короткие объединительные панели с разными шинами (например VME и AT96, PCI и т.д.). Изделия в формате PC/104 в промышленных системах могут использоваться для обслуживания удалённых датчиков и исполнительных устройств, а также в малогабаритных встраиваемых электронных блоках станков или другого промышленного оборудования. Бортовые системыОсновными отличиями бортовых систем от промышленных являются повышенные требования к механическим воздействиям и температуре эксплуатации. 
Рис. 3. Вариант распределенной бортовой системы.В современных бортовых системах чаще всего используются компьютеры и контроллеры в Евростандарте и в стандарте PC/104(IEEE-P996.1). Конструкция в Евростандарте чаще всего используется при построении крупных бортовых систем. Наиболее популярным конструктивом в Евростандарте в настоящее время является формат 3U(размер платы 100х160 мм). Достоинством конструкции в Евростандарте является наличие большого количества готовых стандартных корпусов, возможность использования разного типа шинных интерфейсов VME, PCI, AT96, MULTIBUS и т.д., конструкция обеспечивает возможность быстрой замены модулей и плат. Недостатком - низкая плотность упаковки электроники. Современные электронные компоненты позволяют разместить на плате 100х160 мм целые системы, при этом для установки выходных разъёмов в Евростандарте используется только одна сторона платы(в формате 3U - 100мм). Использование внутренних разъёмов и переходных кабелей позволяет располагать выходные разъёмы на лицевой панели конструктива, но при этом неэффективно используется внутренний объём, а также возникают трудности с обеспечением жёстких требований к механическим воздействиям. Стандарт PC/104 позволяет получить высокую плотность упаковки электронных модулей и, следовательно, получить малые габариты готовых блоков, обеспечивает различные варианты компоновки электронных модулей. К недостаткам относятся более сложная замена модулей(что не очень важно для встраиваемых систем), наличие всего 2-х шинных интерфейсов - PC/104 и PC/104+(ISA и PCI). Комбинированное использование различных сетевых интерфейсов (например Ethernet - на верхнем уровне, а CAN - на нижнем) позволяет строить сложные многоуровневые распределённые системы управления. Структура такой системы может задаваться, исходя из требований максимальной надежности, минимальной стоимости или максимального быстродействия. 
Рис. 4. Вариант компоновки с использованием базовой платы. |
